CN202483725U - 一种基于单片机的配气相位控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的配气相位控制装置，包括汽车的发动机、油门踏板、车载电脑、车速传感器、凸轮及其凸轮驱动单元，其中，车载电脑与驱动单元相连接；在发动机上安装有转速传感器，油门踏板和凸轮上安装有位置传感器，车载电脑上还连接有控制器，车速传感器、位置传感器和转速传感器分别与控制器连接，控制器与车载电脑相连；控制器，车速传感器、位置传感器、转速传感器和凸轮驱动单元由电源供电。具有制作方便，电路简单，响应快速，控制准确，成本低等特点。

Description

一种基于单片机的配气相位控制装置

技术领域

本实用新型涉及到汽车配气相位控制领域，尤其涉及一种基于单片机的配气相位控制装置。

背景技术

随着近年来人们对于汽车更好的动力性、安全性、舒适性要求的提高，汽车业就需要不断的提高自己产品的性能，提高市场竞争力。目前控制技术不断的发展，已经成为区分高低档车的重要标志，合理的信号采集以及控制已经成为提高汽车性能的重要途径。在汽车的四大部分中，电器设备已经越来越重要，各种传感器，信号处理元件充满着整个车身，像ABS、EBD、ASR、EMS等技术都依赖于电子设备的精准控制。配气相位控制与汽车动力性、经济性、安全性都都非常重要的影响，合理得控制能够极大的提高汽车的各项性能指标。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的汽车配气相位控制装置。它能够解决汽车的合理配气相位问题，即通过MC9S12XS单片机来处理各种传感器单元采集的信息，然后将处理后的配气相位控制信号传送给进排气门驱动电路。从而达到不同工况下，发动机不同节气门开度不同的目的。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种基于单片机的节气门控制装置，包括汽车的发动机、油门踏板、车载电脑、车速传感器、凸轮及凸轮驱动单元，其中，车载电脑与驱动单元相连接；其特征在于，在发动机上安装有转速传感器，油门踏板上安装有位置传感器，凸轮上安装有凸轮位置传感器，车载电脑上还连接有控制器，车速传感器、位置传感器、转速传感器分别与控制器连接，控制器与车载电脑相连；控制器，车速传感器、位置传感器、转速传感器和凸轮驱动单元由电源供电。

本实用新型的其他特点是：

所述的车载电脑选用MC9S12XS单片机。

所述的控制器采用单片机MC9S12XS256MAL。

本实用新型的基于单片机的配气相位控制装置，根据各个传感器单元所采集的汽车运行性能以及驾驶员输入的信号，判断车辆是处于何种运行工况，并根据试验得出的配气相位在当时工况下最合理的状态来控制实际配气相位。具有制作方便，电路简单，响应快速，控制准确，成本低等特点。

附图说明

图1为配气相位控制系统组成示意图；

图2为本实用新型的结构原理图；

图3为LM324管脚连接图；

图4为稳压电路原理图；

图5为系统程序的软件功能结构图；

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

具体实施方式

参照图1，凸轮转速期望值、汽车运行状况、配气相位控制、驱动电路、驱动电机和凸轮位置传感器构成了电子节气门控制系统，凸轮转速期望值、凸轮位置传感器和汽车运行状况作为电子节气门控制的输入，配气相位控制的输出通过驱动电路控制驱动电机，构成闭环控制。

在汽车的某种运行状况下，根据反馈回来的发动机转速，经过最佳经济曲线转换折算出一个最佳的配气相位控制，对比油门踏板的电压升降趋势和反馈回来的实际凸轮位置传感器开度信号，电子节气门控制系统计算出一个最佳的转速控制量控制吐露电机，达到调节配气相位的目的。

参照图2，本实施例给出一种基于单片机的配气相位控制装置，包括汽车的发动机、油门踏板、车载电脑、车速传感器、凸轮及其凸轮驱动单元，其中，车载电脑与驱动单元相连接；在发动机上安装有转速传感器，油门踏板上和凸轮上安装有位置传感器，车载电脑上还连接有控制器，车速传感器、位置传感器和转速传感器与控制器连接，控制器与车载电脑相连；控制器，车速传感器、位置传感器、转速传感器和凸轮驱动单元由电源供电。

电源由车载电池提供，各个传感器(位置传感器、转速传感器和车速传感器)和控制器分别使用5V直流电，各个传感器会实时监控汽车的各种信息，包括驾驶员给予的信息已经车辆本身的运行信息，然后将采集到的各种信息全面而准确的传送到控制器中。

控制器采用单片机MC9S12XS256MAL。其包含高性能、低功耗的8位微处理器，先进的RISC结构，256字节的EEPROM可擦写10,000次，四通道PWM，8路10位ADC。

单片机MC9S12XS256MAL首先将接受到的信息进行放大处理，传送给车载电脑(ECU)。车载电脑采用Freescale公司生产的MC9S12XS单片机，对单片机MC9S12XS256MAL所传送过来的车辆运行信息进行快速准确的处理，然后向凸轮驱动单元输出处理后的控制信号。

凸轮驱动单元采用与节凸轮相连接的直流电机完成。直流电机的转轴是通过一个装有变速齿轮的变速箱与凸轮轴轴相连接的。

参照图3，单片机MC9S12XS256MAL首先要实现对于传感器采集到的信号进行放大，因此采用LM324四运放运算放大器实现对信号的放大处理，其中PA0-PA7以及PB0-PB7分别接收各个传感器经过放大后的信号。经过放大后的信号传送给车载电脑(ECU)也就是MC9S12XS单片机，MC9S12XS单片机根据已经储存的信息与采集到的信息进行对比，从而确定车辆即时的运行工况，然后根据已经设定的数据来输出信号给凸轮驱动单元。

参照图4，节气门驱动单元采用的是12V直流稳压电源供电，由于在电机的使用过程中，可能造成电池电压出现波动，电源的最低使用阀值为6V和电池的记忆效应；由于电子配气相位本身的目标功能之一就是节能，电能的利用效率愈显得非常重要，所以为了尽可能的延长蓄电池的使用时间，提高蓄电池的可利用率，所以在选择电源管理芯片的时候必须选择低压差、高效率的芯片。本文选用7805稳压芯片作为5V的供电电源。

参照图5，节气门驱动单元要求凸轮具有较快的响应性、良好的稳定性和良好的位置跟随性。车载电脑(ECU)的软件设计要综合考虑以上要求，因此软件设计对控制结果有决定性影响。软件主要包括控制功能和通信功能。控制程序的结构和控制算法的设计直接影响控制效果。控制过程中，为了提高响应性，就需要提高采样频率，加快运算速度；提高稳定性就要求采样信号准确可靠，减少干扰的影响；提高控制的精确性需要闭环控制，对控制结果进行反馈。此外，为了能实时检测系统的运行状态，分析控制效果，对系统故障进行诊断报警，需要具有通信功能，因此开发了串行通信程序。

Claims (3)

1.一种基于单片机的配气相位控制装置，包括汽车的发动机、油门踏板、车载电脑、车速传感器、凸轮及其凸轮驱动单元，其中，车载电脑与驱动单元相连接；其特征在于，在发动机上安装有转速传感器，油门踏板和凸轮上安装有位置传感器车载电脑上还连接有控制器，车速传感器、位置传感器和转速传感器分别与控制器连接，控制器与车载电脑相连；控制器，车速传感器、位置传感器、转速传感器和凸轮驱动单元由电源供电。

2.如权利要求1所述的基于单片机的配气相位控制装置，其特征在于，所述的车载电脑选用MC9S12XS单片机。

3.如权利要求1所述的基于单片机的配气相位控制装置，其特征在于，所述的控制器采用单片机MC9S12XS256MAL。

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